248 research outputs found

    RF energy harvesters for wireless sensors, state of the art, future prospects and challenges: a review

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    The power consumption of portable gadgets, implantable medical devices (IMDs) and wireless sensor nodes (WSNs) has reduced significantly with the ongoing progression in low-power electronics and the swift advancement in nano and microfabrication. Energy harvesting techniques that extract and convert ambient energy into electrical power have been favored to operate such low-power devices as an alternative to batteries. Due to the expanded availability of radio frequency (RF) energy residue in the surroundings, radio frequency energy harvesters (RFEHs) for low-power devices have garnered notable attention in recent times. This work establishes a review study of RFEHs developed for the utilization of low-power devices. From the modest single band to the complex multiband circuitry, the work reviews state of the art of required circuitry for RFEH that contains a receiving antenna, impedance matching circuit, and an AC-DC rectifier. Furthermore, the advantages and disadvantages associated with various circuit architectures are comprehensively discussed. Moreover, the reported receiving antenna, impedance matching circuit, and an AC-DC rectifier are also compared to draw conclusions towards their implementations in RFEHs for sensors and biomedical devices applications

    A data taxonomy for adaptive multifactor authentication in the internet of health care things

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    The health care industry has faced various challenges over the past decade as we move toward a digital future where services and data are available on demand. The systems of interconnected devices, users, data, and working environments are referred to as the Internet of Health Care Things (IoHT). IoHT devices have emerged in the past decade as cost-effective solutions with large scalability capabilities to address the constraints on limited resources. These devices cater to the need for remote health care services outside of physical interactions. However, IoHT security is often overlooked because the devices are quickly deployed and configured as solutions to meet the demands of a heavily saturated industry. During the COVID-19 pandemic, studies have shown that cybercriminals are exploiting the health care industry, and data breaches are targeting user credentials through authentication vulnerabilities. Poor password use and management and the lack of multifactor authentication security posture within IoHT cause a loss of millions according to the IBM reports. Therefore, it is important that health care authentication security moves toward adaptive multifactor authentication (AMFA) to replace the traditional approaches to authentication. We identified a lack of taxonomy for data models that particularly focus on IoHT data architecture to improve the feasibility of AMFA. This viewpoint focuses on identifying key cybersecurity challenges in a theoretical framework for a data model that summarizes the main components of IoHT data. The data are to be used in modalities that are suited for health care users in modern IoHT environments and in response to the COVID-19 pandemic. To establish the data taxonomy, a review of recent IoHT papers was conducted to discuss the related work in IoHT data management and use in next-generation authentication systems. Reports, journal articles, conferences, and white papers were reviewed for IoHT authentication data technologies in relation to the problem statement of remote authentication and user management systems. Only publications written in English from the last decade were included (2012-2022) to identify key issues within the current health care practices and their management of IoHT devices. We discuss the components of the IoHT architecture from the perspective of data management and sensitivity to ensure privacy for all users. The data model addresses the security requirements of IoHT users, environments, and devices toward the automation of AMFA in health care. We found that in health care authentication, the significant threats occurring were related to data breaches owing to weak security options and poor user configuration of IoHT devices. The security requirements of IoHT data architecture and identified impactful methods of cybersecurity for health care devices, data, and their respective attacks are discussed. Data taxonomy provides better understanding, solutions, and improvements of user authentication in remote working environments for security features

    Beam scanning by liquid-crystal biasing in a modified SIW structure

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    A fixed-frequency beam-scanning 1D antenna based on Liquid Crystals (LCs) is designed for application in 2D scanning with lateral alignment. The 2D array environment imposes full decoupling of adjacent 1D antennas, which often conflicts with the LC requirement of DC biasing: the proposed design accommodates both. The LC medium is placed inside a Substrate Integrated Waveguide (SIW) modified to work as a Groove Gap Waveguide, with radiating slots etched on the upper broad wall, that radiates as a Leaky-Wave Antenna (LWA). This allows effective application of the DC bias voltage needed for tuning the LCs. At the same time, the RF field remains laterally confined, enabling the possibility to lay several antennas in parallel and achieve 2D beam scanning. The design is validated by simulation employing the actual properties of a commercial LC medium

    Microwave Devices for Wearable Sensors and IoT

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    The Internet of Things (IoT) paradigm is currently highly demanded in multiple scenarios and in particular plays an important role in solving medical-related challenges. RF and microwave technologies, coupled with wireless energy transfer, are interesting candidates because of their inherent contactless spectrometric capabilities and for the wireless transmission of sensing data. This article reviews some recent achievements in the field of wearable sensors, highlighting the benefits that these solutions introduce in operative contexts, such as indoor localization and microwave sensing. Wireless power transfer is an essential requirement to be fulfilled to allow these sensors to be not only wearable but also compact and lightweight while avoiding bulky batteries. Flexible materials and 3D printing polymers, as well as daily garments, are widely exploited within the presented solutions, allowing comfort and wearability without renouncing the robustness and reliability of the built-in wearable sensor

    Updates of Wearing Devices (WDs) In Healthcare, And Disease Monitoring

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     With the rising pervasiveness of growing populace, aging and chronic illnesses consistently rising medical services costs, the health care system is going through a crucial change from the conventional hospital focused system to an individual-focused system. Since the twentieth century, wearable sensors are becoming widespread in medical care and biomedical monitoring systems, engaging consistent estimation of biomarkers for checking of the diseased condition and wellbeing, clinical diagnostics and assessment in biological fluids like saliva, blood, and sweat. Recently, the improvements have been centered around electrochemical and optical biosensors, alongside advances with the non-invasive monitoring of biomarkers, bacteria and hormones, etc. Wearable devices have created with a mix of multiplexed biosensing, microfluidic testing and transport frameworks incorporated with flexible materials and body connections for additional created wear ability and effortlessness. These wearables hold guarantee and are fit for a higher understanding of the relationships between analyte focuses inside the blood or non-invasive biofluids and feedback to the patient, which is fundamentally significant in ideal finding, therapy, and control of diseases. In any case, cohort validation studies and execution assessment of wearable biosensors are expected to support their clinical acceptance. In the current review, we discussed the significance, highlights, types of wearables, difficulties and utilizations of wearable devices for biological fluids for the prevention of diseased conditions and real time monitoring of human wellbeing. In this, we sum up the different wearable devices that are developed for health care monitoring and their future potential has been discussed in detail

    1-D broadside-radiating leaky-wave antenna based on a numerically synthesized impedance surface

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    A newly-developed deterministic numerical technique for the automated design of metasurface antennas is applied here for the first time to the design of a 1-D printed Leaky-Wave Antenna (LWA) for broadside radiation. The surface impedance synthesis process does not require any a priori knowledge on the impedance pattern, and starts from a mask constraint on the desired far-field and practical bounds on the unit cell impedance values. The designed reactance surface for broadside radiation exhibits a non conventional patterning; this highlights the merit of using an automated design process for a design well known to be challenging for analytical methods. The antenna is physically implemented with an array of metal strips with varying gap widths and simulation results show very good agreement with the predicted performance

    Liquid Metal Printing with Scanning Probe Lithography for Printed Electronics

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    In den letzten Jahren hat das „Internet der Dinge“ (Englisch Internet of Things, abgekürzt IoT), das auch als Internet of Everything (Deutsch frei „Internet von Allem“) bezeichnet wird, mit dem Aufkommen der „Industrie 4.0“ einen Strom innovativer und intelligenter sensorgestützter Elektronik der neuen Generation in den Alltag gebracht. Dies erfordert auch die Herstellung einer riesigen Anzahl von elektronischen Bauteilen, einschließlich Sensoren, Aktoren und anderen Komponenten. Gleichzeitig ist die herkömmliche Elektronikfertigung zu einem hochkomplexen und investitionsintensiven Prozess geworden. In dem Maße, wie die Zahl der elektronischen Bauteile und die Nachfrage nach neuen, fortschrittlicheren elektronischen Bauteilen zunimmt, steigt auch die Notwendigkeit, effizientere und nachhaltigere Wege zur Herstellung dieser Bauteile zu finden. Die gedruckte Elektronik ist ein wachsender Markt, der diese Nachfrage befriedigen und die Zukunft der Herstellung von elektronischen Geräten neu gestalten könnte. Sie erlaubt eine einfache und kostengünstige Produktion und ermöglicht die Herstellung von Geräten auf Papier- oder Kunststoffsubstraten. Für die Herstellung gibt es dabei eine Vielzahl von Methoden. Techniken auf der Grundlage der Rastersondenlithografie waren dabei schon immer Teil der gedruckten Elektronik und haben zu Innovationen in diesem Bereich geführt. Obwohl die Technologie noch jung ist und der derzeitige Stand der gedruckten Elektronik im industriellen Maßstab, wie z. B. die Herstellung kompletter integrierter Schaltkreise, stark limitiert ist, sind die potenziellen Anwendungen enorm. Im Mittelpunkt der Entwicklung gedruckter elektronischer Schaltungen steht der Druck leitfähiger und anderer funktionaler Materialien. Die meisten der derzeit verfügbaren Arbeiten haben sich dabei auf die Verwendung von Tinten auf Nanopartikelbasis konzentriert. Die Herstellungsschritte auf der Grundlage von Tinten auf Nanopartikelbasis sind komplizierte Prozesse, da sie das Ausglühen (Englisch Annealing) und weitere Nachbearbeitungsschritte umfassen, um die gedruckten Muster leitfähig zu machen. Die Verwendung von Gallium-basierten, bei/nahe Raumtemperatur flüssigen Metallen und deren direktes Schreiben für vollständig gedruckte Elektronik ist immer noch ungewöhnlich, da die Kombination aus dem Vorhandensein einer Oxidschicht, hohen Oberflächenspannungen und Viskosität ihre Handhabung erschwert. Zu diesem Zweck zielt diese Arbeit darauf ab, Methoden zum Drucken von Materialien, einschließlich Flüssigmetallen, zu entwickeln, die mit den verfügbaren Druckmethoden nicht oder nur schwer gedruckt werden können und diese Methoden zur Herstellung vollständig gedruckter elektronischer Bauteile zu verwenden. Weiter werden Lösungen für Probleme während des Druckprozesses untersucht, wie z. B. die Haftung der Tinte auf dem Substrat und andere abscheidungsrelevante Aspekte. Es wird auch versucht, wissenschaftliche Fragen zur Stabilität von gedruckten elektronischen Bauelementen auf Flüssigmetallbasis zu beantworten. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine auf Glaskapillaren basierenden Direktschreibmethode für das Drucken von Flüssigmetallen, hier Galinstan, entwickelt. Die Methode wurde auf zwei unterschiedlichen Wegen implementiert: Einmal in einer „Hochleistungsversion“, basierend auf einem angepassten Nanolithographiegerät, aber ebenfalls in einer hochflexiblen, auf Mikromanipulatoren basierenden Version. Dieser Aufbau erlaubt einen on-the-fly („im Fluge“) kapillarbasierten Druck auf einer breiten Palette von Geometrien, wie am Beispiel von vertikalen, vertieften Oberflächen sowie gestapelten 3D-Gerüsten als schwer zugängliche Oberflächen gezeigt wird. Die Arbeit erkundet den potenziellen Einsatz dieser Methode für die Herstellung von vollständig gedruckten durch Flüssigmetall ermöglichten Bauteilen, einschließlich Widerständen, Mikroheizer, p-n-Dioden und Feldeffekttransistoren. Alle diese elektronischen Bauelemente werden ausführlich charakterisiert. Die hergestellten Mikroheizerstrukturen werden für temperaturgeschaltete Mikroventile eingesetzt, um den Flüssigkeitsstrom in einem Mikrokanal zu kontrollieren. Diese Demonstration und die einfache Herstellung zeigt, dass das Konzept auch auf andere Anwendungen, wie z.B. die bedarfsgerechte Herstellung von Mikroheizern für in-situ Rasterelektronenmikroskop-Experimente, ausgeweitet werden kann. Darüber hinaus zeigt diese Arbeit, wie PMMA-Verkapselung als effektive Barriere gegen Sauerstoff und Feuchtigkeit fungiert und zusätzlich als brauchbarer mechanischer Schutz der auf Flüssigmetall basierenden gedruckten elektronischen Bauteile wirken kann. Insgesamt zeigen der alleinstehende, integrierte Herstellungsablauf und die Funktionalität der Geräte, dass das Potenzial des Flüssigmetall-Drucks in der gedruckten Elektronik viel größer ist als einzig die Verwendung zur Verbindung konventioneller elektronischer Bauteile. Neben der Entwicklung von Druckverfahren und der Herstellung elektronischer Bauteile befasst sich die Arbeit auch mit der Korrosion und der zusätzlichen Legierung von konventionellen Metallelektroden in Kontakt mit Flüssigmetallen, welche die Stabilität der Bauteil beinträchtigen könnten. Zu diesem Zweck wurde eine korrelierte Materialinteraktionsstudie von gedruckten Galinstan- und Goldelektroden durchgeführt. Durch die kombinierte Anwendung von optischer Mikroskopie, vertikaler Rasterinterferometrie, Rasterelektronenmikroskopie, Röntgenphotonenspektroskopie und Rasterkraftmikroskopie konnte der Ausbreitungsprozess von Flüssigmetalllinien auf Goldfilmen eingehend charakterisiert werden. Diese Studie zeigt eine unterschiedliche Ausbreitung der verschiedenen Komponenten des Flüssigmetalls sowie die Bildung von intermetallischen Nanostrukturen auf der umgebenden Goldfilmoberfläche. Auf der Grundlage der erhaltenen zeitabhängigen, korrelierten Charakterisierungsergebnisse wird ein Modell für den Ausbreitungsprozess vorgeschlagen, das auf dem Eindringen des Flüssigmetalls in den Goldfilm basiert. Um eine ergänzende Perspektive auf die interne Nanostruktur zu erhalten, wurde die Röntgen-Nanotomographie eingesetzt, um die Verteilung von Gold, Galinstan und intermetallischen Phasen in einem in das Flüssigmetall getauchten Golddraht zu untersuchen. Schlussendlich werden Langzeitmessungen des Widerstands an Flüssigmetallleitungen, die Goldelektroden verbinden, durchgeführt, was dazu beiträgt, die Auswirkungen von Materialwechselwirkungen auf elektronische Anwendungen zu bewerten

    Cyber-Human Systems, Space Technologies, and Threats

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    CYBER-HUMAN SYSTEMS, SPACE TECHNOLOGIES, AND THREATS is our eighth textbook in a series covering the world of UASs / CUAS/ UUVs / SPACE. Other textbooks in our series are Space Systems Emerging Technologies and Operations; Drone Delivery of CBNRECy – DEW Weapons: Emerging Threats of Mini-Weapons of Mass Destruction and Disruption (WMDD); Disruptive Technologies with applications in Airline, Marine, Defense Industries; Unmanned Vehicle Systems & Operations On Air, Sea, Land; Counter Unmanned Aircraft Systems Technologies and Operations; Unmanned Aircraft Systems in the Cyber Domain: Protecting USA’s Advanced Air Assets, 2nd edition; and Unmanned Aircraft Systems (UAS) in the Cyber Domain Protecting USA’s Advanced Air Assets, 1st edition. Our previous seven titles have received considerable global recognition in the field. (Nichols & Carter, 2022) (Nichols, et al., 2021) (Nichols R. K., et al., 2020) (Nichols R. , et al., 2020) (Nichols R. , et al., 2019) (Nichols R. K., 2018) (Nichols R. K., et al., 2022)https://newprairiepress.org/ebooks/1052/thumbnail.jp
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